[发明专利]非调质钢曲轴坯的铸锻复合工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于机械制造塑性加工领域，具体涉及一种适用于非调质钢曲轴坯的铸锻复合工艺方法。

背景技术

曲轴是发动机的一个重要组成部分，广泛应用于各种内燃机发动机的汽车、轮船等行业中。曲轴在工作中承受着扭转应力、交变弯曲应力、往复惯性力、回转离心力和它们形成的力矩以及高载荷冲击振动，其主要的失效形式是输出端腐蚀和裂纹、轴颈磨损以及曲轴的弯曲和断裂。曲轴的寿命决定了发动机的寿命。目前发动机曲轴主要有锻造成形的锻钢曲轴和铸造成形的球墨铸铁曲轴。锻钢曲轴的纤维流线保存完整，所以具有较高的弯曲疲劳强度，但模锻时材料利用率低，生产耗时长，并且模锻的模具成本较高，设备吨位较大。球墨铸铁曲轴制造成本比锻钢曲轴成本低，但是球墨铸铁曲轴的质量和性能一般，疏松、缩孔、晶粒粗大等铸造缺陷使其抗疲劳性能降低。

近年来，非调质钢的应用发展迅速，已被广泛应用于汽车曲轴、连杆、半轴、转向节、前轴和万向节叉等多种汽车锻件。非调质钢是在低合金钢或中碳素结构钢的基础上中加入钒、钛、铌等微量合金元素，通过控制加热温度、加热速度、冷却速度等方式，使材料在锻后或轧后就获得较好的综合力学性能和均匀的微观组织，不必再进行调质热处理。减少了热处理工序和设备，避免热处理时的热变形和淬火出现的裂纹，改善了零件的切削性能，提高了产品质量，缩短了生产周期，降低了劳动强度，并大大减少了热处理所造成的环境污染，显著地增加了企业的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的材料利用率低、模具成本高等问题，提供了一种非调质钢曲轴坯的铸锻复合工艺；先铸造非调质曲轴铸坯，然后通过锻造消除铸造缺陷、改善铸态组织，最终获得曲轴坯锻件。应用该工艺成形曲轴坯可以提高材料利用率的同时缩短加工时间，减少模具的成本和设备吨位，提高生产效率，具有十分重要的现实意义。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种非调质钢曲轴坯的铸锻复合工艺方法，包括以下步骤：

步骤一：熔炼非调质钢；

步骤二：将熔炼好的非调质钢注入铸造模具中，浇注成形曲轴铸件坯；

步骤三：冷却后落砂；

步骤四：清理，包括去除浇注冒口和表面清理；

步骤五：曲轴铸件坯加热；

步骤六：曲轴铸件坯闭式热模锻，得到曲轴锻件坯；

步骤七：曲轴锻件坯可控冷却；

步骤八：曲轴锻件坯表面清理和检测。

步骤二中所述曲轴铸件坯的尺寸，是根据已确定的曲轴坯的冷锻件图，由冷锻件图根据热收缩率推出热锻件图，再由热锻件图根据材料的铸造收缩率、起模斜度、工艺补正量和后续锻造工艺因素推出铸件图，从而确定曲轴铸件坯的尺寸。

步骤二中所述的铸造模具，是根据已确定的曲轴坯的热锻件图，由热锻件图再根据材料的铸造收缩率、起模斜度、工艺补正量和后续锻造工艺因素推出铸件图，根据曲轴铸件坯的铸件图，结合曲轴类件的特征，确定铸造工艺，设计铸造模具。

步骤二中所述曲轴铸坯件采用铁型覆砂铸造，转包浇注，可一模浇注多件。

所述曲轴锻件坯采用闭式模锻锻造，将曲轴铸件坯在终锻模膛中一次终锻成形后所得；锻件的分模面应当选择在有最大水平投影尺寸的位置处。

步骤七中所述可控冷却，是指终锻后曲轴锻件坯的冷却速度可调，具体为：将曲轴锻件坯置于辊底式炉内，辊底式炉分为三段，每段的温度可调，将每段设为不同的温度，曲轴锻件坯通过时便能够实现冷却速度调节。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.将铸造制坯和锻造成形结合成形曲轴坯，可在提高材料利用率，降低模具成本，减少锻造设备吨位的同时，有效改善零件的内部组织和性能，提高其使用寿命。

2.大批量生产时可提高生产效率，缩短生产周期。

3.非调质钢不必再进行调质热处理，减少了热处理工序和设备，避免热处理时的热变形和淬火出现的裂纹，改善了零件的切削性能，提高了产品质量，缩短了生产周期，降低了劳动强度，并大大减少了热处理所造成的环境污染，显著地增加了企业的经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述非调质钢曲轴坯的铸锻复合工艺方法的复合工艺成形过程示意图；

图2是汽车发动机曲轴坯的铸件图；

图3是曲轴坯铸造浇注示意图；

图4是曲轴坯的铸件图；

图5是曲轴坯的锻造过程示意图；

图6是曲轴坯的锻件图；

具体实施方式